復合臺精密離心機控制系統(tǒng)研究.pdf

1、采用振動臺與離心機復合的結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成試驗系統(tǒng)來模擬飛行器發(fā)射段或再入段過程中的過載與振動的復雜動態(tài)環(huán)境，這種復合形式的設備能夠提供更為真實的環(huán)境狀況，同時也能揭示某些地面實驗中難以暴露出來的但在飛行或者發(fā)射過程中的確能夠發(fā)生的復雜狀態(tài)和破壞情況。模擬這種復雜的動態(tài)環(huán)境有助于提高對復雜動態(tài)環(huán)境的認識，建立精確的誤差系數(shù)，提高慣性儀表的測量精度，提高研究能力和研究手段，實現(xiàn)研究的天地一致性。
　　本課題主要研究復合臺離心機在實現(xiàn)過程中

2、的精密測量與控制的關鍵技術(shù)問題，如離心機的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、角位置的精確測量、基于 DSP的嵌入式控制器設計、上下位計算機的實時通訊問題、系統(tǒng)仿真試驗分析、離心機控制系統(tǒng)軟件、硬件系統(tǒng)設計與在實驗轉(zhuǎn)臺上的調(diào)試問題以及離心機周期擾動的特點和抑制周期性干擾的控制策略等問題。
　　離心機控制系統(tǒng)以實現(xiàn)嵌入式控制器為目標，深入研究了基于DSP和FPGA等組成的實時控制器，在實施過程中所涉及的設計、調(diào)試、閉環(huán)模擬系統(tǒng)驗證、系統(tǒng)實現(xiàn)等關鍵技術(shù)

3、問題。針對包括離心機角位置測量元件、主控制器、上位機通訊模塊、DA轉(zhuǎn)換模塊、閉環(huán)模擬系統(tǒng)驗證，電機及其驅(qū)動器等幾個關鍵環(huán)節(jié)模塊展開了研究工作。
　　對離心機被控對象進行了建模，針對離心機開環(huán)控制系統(tǒng)相位裕度小、復合臺機械諧振頻率低、系統(tǒng)帶寬設計受到限制等關鍵問題進行了研究，設計了超前校正控制器，進行了離心機系統(tǒng)仿真試驗分析。并在實驗轉(zhuǎn)臺上對離心機控制系統(tǒng)的進行了調(diào)試和閉環(huán)頻率特性測試。針對實驗轉(zhuǎn)臺調(diào)試過程中存在的系統(tǒng)的帶寬偏高、諧

4、振峰值較大、中低頻段系統(tǒng)剛度較軟等問題進行了研究并提出了解決方案，并在實驗轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)上進行了實現(xiàn)，為復合臺離心機的工程實現(xiàn)做好了準備。
　　控制系統(tǒng)程序設計研究了如何將之前設計的校正控制器進行算法實現(xiàn)，并實現(xiàn)了離心機控制系統(tǒng)的精密定速、定位功能。離心機控制系統(tǒng)以工業(yè)控制計算機為上位機，在上位機上編寫了控制界面，實現(xiàn)了對下位計算機的實時檢測與控制，并完成了人機交互和復合臺系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理等監(jiān)控任務。嵌入式控制器FPGA模塊實現(xiàn)了精確的角位